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农业病虫害防治欢迎参加农业病虫害防治课程!本课程旨在为您提供全面的病虫害防治知识和实用技能,帮助您更好地保护农作物,提高产量和质量我们将系统介绍农业病虫害的基础知识、种类特征、危害分析、防治方法与技术,并分享实践案例和未来展望通过深入理解病虫害防治的原理和方法,您将能够更有效地应对农业生产中的各种病虫害挑战整个课程预计需要50分钟时间,我们将以科学且实用的角度探讨这一对农业生产至关重要的话题第一部分农业病虫害基础知:识病虫害定义发生机制农业病虫害是指对农作物造成伤病虫害的发生通常需要满足三个害的病原微生物和有害昆虫的总条件易感宿主(农作物)、有称包括真菌、细菌、病毒等病害生物(病原体或害虫)存在以原体引起的植物病害,以及各类及适宜的环境条件这三要素共昆虫、螨类等引起的虫害同构成了病虫害发生的基础生态关系在农业生态系统中,病虫害是食物链的一部分健康的生态系统能够通过天敌和竞争关系自然抑制病虫害的爆发,而生态失衡则可能导致病虫害大规模暴发病虫害的成因气候变化影响单一作物种植风险全球气温升高导致害虫越冬存活率提高,繁殖周期缩短温度变大面积种植单一品种作物创造了病虫害理想的扩散环境由于遗化使害虫分布区域向高纬度地区扩展,原本不会出现的害虫开始传多样性低,一旦病虫害突破一株植物防御,整片农田都将面临侵袭新区域相同风险降雨模式改变也影响了病原菌的扩散和侵染能力,如湿度增加有单一作物制度破坏了天敌维持的生态平衡,失去自然控制机制利于真菌性病害蔓延极端天气事件增加,如干旱或暴雨对作物加之连作导致的土壤病原体积累,使病虫害风险呈指数级增长抵抗力造成影响,使其更易受病虫害侵害长期单一种植也会导致特定害虫对该环境的适应性增强农业病虫害历史背景古代1早在公元前2500年,苏美尔人就记录了使用硫磺防治害虫的方法中国古代农书《齐民要术》详细记载了多种病虫害及其防治方法,显示古人已经认识到病虫害的危害并开始系统防治工业革命时期219世纪爱尔兰马铃薯晚疫病导致大饥荒,造成约100万人死亡,这一事件促使人们开始系统研究植物病理学同一时期,法国葡萄根瘤蚜虫几乎摧毁了整个葡萄产业现代化农业时期320世纪50年代,化学农药的广泛应用开启了病虫害防治的新纪元但随后出现的环境问题引发了综合虫害管理(IPM)的发展近年来,生物技术和智能农业正在革新病虫害防治方法为什么病虫害防治重要亿美元亿30%
20008.2全球作物损失经济损失粮食安全影响据联合国粮农组织统计,全球每年约有全球每年因农业病虫害造成的直接经济损病虫害防治失败将加剧全球粮食短缺问30%的作物产量因病虫害而损失,其中发失超过2000亿美元,间接损失难以估量题,目前全球已有
8.2亿人口面临食物不安展中国家损失比例更高全问题第二部分病虫害的种类与特征:按危害方式分类根据危害植物的方式不同进行分类按致病原因分类按照引起植物病害的病原体类型划分按寄主作物分类根据危害的作物种类进行划分按危害部位分类根据危害植物的部位不同来分类病害与虫害的主要区别在于致病因子的不同植物病害是由病原微生物感染引起的,如真菌、细菌、病毒等;而虫害则是由昆虫、螨类等节肢动物直接危害植物造成的两者在防治方法上也有显著差异常见植物病害种类植物病害主要分为三大类病毒病害、细菌病害和真菌病害病毒病害如烟草花叶病,表现为叶片花叶状斑驳,难以根治;细菌病害如水稻白叶枯病,特征是叶片出现水浸状条斑;真菌病害则最为常见,包括稻瘟病、小麦锈病等稻瘟病是水稻最具破坏性的病害之一,由稻瘟菌引起,可在短时间内导致大面积减产小麦锈病包括条锈病、叶锈病和秆锈病,在全球小麦产区广泛分布,严重时可导致产量损失超过50%这些病害不仅影响产量,还会降低农产品品质病害传播机制土壤传播空气传播许多病原体在土壤中长期存活,通过接孢子通过风力传播到远距离,是真菌病触根系或土壤飞溅感染植物害主要扩散方式昆虫媒介水传播某些病毒和细菌需依靠昆虫作为媒介进灌溉水和雨水可携带病原体在植物间扩行传播散,尤其在大雨后病原体的生命周期对理解病害传播至关重要以小麦锈病为例,其完整生命周期包括五个孢子阶段,需要两种不同寄主才能完成了解这些周期可以帮助我们在关键节点进行干预,有效切断传播链主要害虫种类咀嚼式害虫刺吸式害虫钻蛀式害虫直接咀嚼植物组织,造通过口器刺入植物组织钻入植物茎、果实或根成明显缺失和损伤典吸取汁液,导致植物萎部内部取食,危害隐型代表包括蝗虫、金针蔫黄化常见的有蚜蔽,难以防治典型害虫和粘虫等蝗虫群体虫、飞虱和粉虱等这虫有玉米螟、稻纵卷叶迁飞时可在短时间内毁类害虫往往同时是重要螟和苹果蠹蛾等,能够灭大面积农田植物病毒的传播媒介严重影响作物品质害虫行为与特征卵期害虫生命周期的起点,不同害虫产卵位置和数量差异显著幼虫期主要取食阶段,对作物危害最严重的时期蛹期休眠转化阶段,为成虫做准备成虫期以繁殖为主,有些种类继续危害作物了解害虫迁移路径对防控至关重要以稻飞虱为例,其从南方越冬地区向北迁飞,可传播上千公里研究表明,害虫迁移通常受风向、温度等气象因素影响,通过建立预警系统可预测其迁飞路线,提前做好防控准备病虫害的区域性特征病虫害的抗性问题频繁用药农药滥用导致选择压力增加基因突变少数携带抗性基因的个体存活繁殖扩散抗性个体繁殖数量迅速增加药效降低原有农药失效,防治困难害虫和病原体能够通过基因突变和选择压力发展出抗药性,从而降低农药效果目前,全球已有超过600种害虫对至少一种农药产生抗性抗性传播机制主要包括垂直传播(遗传给后代)和水平传播(不同种群间的基因交流)我国北方小麦蚜虫已对多种有机磷农药产生严重抗性,而江淮地区水稻条纹叶枯病毒媒介害虫灰飞虱对多种杀虫剂也表现出较高抗性这些抗性问题严重威胁了传统防控手段的有效性第三部分病虫害危害分析:生理损伤产量降低病虫害直接破坏植物组织,影害虫取食和病原体感染导致光响光合作用,导致植物生长发合面积减少,直接影响产量形育障碍病原菌侵染可阻塞维成花期和结实期的侵害尤为管束,影响水分和养分运输,严重,可导致不育或籽粒减造成植株萎蔫少生态平衡破坏单一病虫害大爆发会挤压原有生态位,导致生物多样性下降害虫种群爆发还可能引发食物链连锁反应,破坏整个生态系统稳定性病虫害的经济影响地区年均损失亿元占农业产值比例主要危害作物亚洲水稻、小麦420021%非洲玉米、豆类210025%欧洲小麦、马铃薯180015%北美玉米、大豆240013%南美大豆、甘蔗170018%全球农业每年因病虫害造成的直接经济损失超过2200亿美元,相当于全球粮食总产值的17%这些直接损失包括产量下降、品质降低以及防治成本投入等病虫害还带来显著的间接经济影响农产品减产导致价格上涨,增加消费者负担;贸易限制可能因病虫害检疫要求而设立,影响出口;供应链承受压力,食品加工业和相关产业链均受影响,造成就业机会减少和经济活力下降病虫害对粮食安全的影响历史案例爱尔兰马铃薯饥荒现代危机非洲蝗灾潜在威胁小麦锈病1845-1849年间,马铃薯晚疫病摧毁了爱2019-2020年,东非地区遭受严重蝗灾,Ug99小麦杆锈病菌株能够克服大多数抗性尔兰主要粮食作物,导致约100万人死危及近2000万人的粮食安全一平方公里品种,被称为小麦癌症如果扩散至主亡,100多万人移民海外,成为历史上最的蝗群一天内可消耗相当于
3.5万人口粮的要小麦生产国,可能导致全球小麦减产严重的病害危害案例之一食物,对当地粮食系统造成毁灭性打击30%以上,引发严重粮食危机病虫害引发的社会问题农民收入下降农业迁移病虫害导致产量和品质下降,直接影响农民严重病虫害可能导致农业生产区域转移,引收入,尤其对于小农户打击更大发人口迁移和社会结构变化健康问题粮食安全威胁农药使用不当可能导致农民和消费者健康问粮食产量下降导致价格上涨,加剧贫困人口题,增加医疗负担食物获取困难研究表明,发展中国家的小农户因病虫害导致的收入损失平均占总收入的25-35%,这大大增加了农村贫困风险中国某些山区农民因虫害严重甚至不得不放弃传统作物种植,转而种植更具抗性但经济价值较低的作物,进一步加剧了贫困问题病虫害对环境的影响土壤污染水体污染生物多样性丧失农药的长期大量使用导致土壤中积累有农药随雨水径流进入河流、湖泊等水农药对非靶标生物的危害导致生物多样害物质,破坏土壤微生物群落结构,降体,造成水生生态系统破坏在我国主性急剧下降全球授粉昆虫数量近40年低土壤肥力研究表明,高强度农药使要农业区周边水体中,已检测出超过40下降了近45%,其中农药使用是主要因用地区土壤微生物多样性下降30-45%,种农药残留物,其中约25%超过安全标素之一传粉昆虫减少直接威胁全球三土壤酶活性显著降低准分之一依赖昆虫传粉的农作物某些持久性有机污染物在土壤中可滞留水体中的农药会导致水生生物死亡,特此外,农药还会消灭害虫天敌,破坏自10-15年,通过食物链富集,最终危害人别是鱼类和两栖动物对农药极为敏感然控制机制,导致次生害虫爆发研究类健康低效分解的农药残留还会渗入研究发现,水体农药污染可导致蛙类畸表明,生物多样性每下降10%,病虫害地下水,造成地下水资源污染形率增加3-7倍,这些变化严重威胁了水风险平均增加20%生生态系统的平衡第四部分防治方法与技术:预防为主,治疗为辅建立健康农业生态系统,减少病虫害发生机会农业措施与栽培管理通过轮作、间作和合理施肥增强植物抵抗力生物防治与物理防治优先使用天敌和物理手段控制病虫害化学防治谨慎使用将化学农药作为最后手段,精准施用综合病虫害管理(IPM)是当前国际公认的最佳病虫害防控策略,它强调整合多种防治手段,在保证经济效益的同时最大限度减少对环境的不利影响IPM理念基于生态学原理,通过监测病虫害种群动态,建立经济阈值,合理选择防控方法,实现可持续防控物理防治方法物理防治利用机械力、光、热、声等物理手段控制病虫害,不产生药物残留,是有机农业的重要防控手段常用的物理防治设备包括捕虫网、诱虫灯、色板诱捕器、频振式杀虫灯和机械防虫网等温室中的物理防护屏障如防虫网和紫外线阻隔膜可有效阻止害虫进入,减少90%以上的害虫入侵太阳能杀虫灯能够在夜间吸引并杀死飞蛾等夜行性害虫,一盏灯可覆盖3-5亩农田黄色粘虫板对蚜虫和粉虱等有较好的诱集效果,每亩放置30-50张可显著降低虫口密度生物防治方法捕食性天敌寄生性天敌微生物农药瓢虫是最常见的捕食性天敌之一,一只七赤眼蜂是重要的寄生蜂类,专门寄生在鳞苏云金芽孢杆菌Bt是最成功的微生物杀星瓢虫成虫每天可以捕食100-150头蚜翅目害虫卵中,防治玉米螟效果显著烟虫剂,对鳞翅目害虫有特效,且对哺乳动虫其他常用的捕食性天敌还包括草蛉、蚜茧蜂能寄生多种蚜虫,一只雌蜂一生可物无毒除虫菊素类生物源农药来源于植食螨瓢虫和捕食螨等,它们能够有效控制以寄生200-300头蚜虫,是蚜虫防控的有物提取物,对害虫有触杀和胃毒作用,在多种农业害虫效生物武器环境中易降解,是重要的生物农药化学防治方法生物技术应用1转基因抗病虫植物RNA干扰技术Bt棉花含有来自苏云金芽孢杆RNA干扰技术通过设计特定的菌的杀虫基因,能够在植物体dsRNA序列,干扰害虫体内内表达Cry蛋白,专一性杀死关键基因的表达,导致害虫发食用其组织的鳞翅目害虫在育异常或死亡与传统农药相中国,Bt棉花种植面积已超过比,RNAi技术具有高度特异棉花总面积的80%,有效控制性,几乎不会影响非靶标生了棉铃虫等主要害虫物,代表了未来绿色防控的发展方向抗病基因培育通过分子标记辅助育种技术,研究人员能够快速将野生种质中的抗病基因转移到栽培品种中中国科学家已成功培育出抗稻瘟病、抗条纹叶枯病的水稻新品种,大幅减少了农药使用需求病虫害早期监测技术遥感监测技术地面自动监测网络卫星遥感能够通过多光谱成像发现大面积作物异常变化,提前预智能虫情测报灯通过光谱诱集和图像识别技术,能够自动计数和警病虫害风险高光谱遥感可识别植物反射光谱的细微变化,在识别害虫种类,实时上传数据到云平台田间传感器网络通过温病虫害症状肉眼可见前发现问题湿度、光照等环境因子监测,结合病虫害发生预测模型,提供精准预警无人机搭载的多光谱相机可获取作物冠层近地面高精度影像,通过植被指数分析识别受害区域实践证明,无人机监测可提前7-中国已在主要农区建立超过2300个自动虫情监测站,构成全国10天发现病虫害初期症状,为及时防控争取宝贵时间病虫害预警网络这些站点每天收集的数据通过大数据分析,可提前15-20天预测区域性病虫害暴发风险智能农业中的病虫害防控大数据决策支持精准用药系统整合多源数据的病虫害决策系统,通过分析历人工智能识别基于无人机和卫星遥感的精准施药系统,可根史发生规律、实时监测数据和气象预报,为防AI深度学习算法通过分析上百万张病虫害图据病虫害分布情况进行变量喷洒,相比传统方控决策提供科学依据数字孪生技术能够在虚像,建立识别模型,准确率已超过93%农民法可减少农药用量30-50%智能喷药机器人配拟环境中模拟病虫害发展趋势,评估不同防控只需用手机拍摄受害植株照片,智能APP可立备视觉识别系统,能够精确定位病害部位,实策略的效果,优化防控方案即识别病虫害种类,并提供防治建议中国农现靶向治疗科院开发的植保通APP已覆盖超过500万用户病虫害防控中的政策支持国家战略框架农民扶持政策中国农业农村部制定的《全国农作物病虫农业补贴制度中包含病虫害防控专项资害防治规划》确立了公共植保与社会化服金,对使用生物农药、物理防控设备的农务相结合的防控体系,明确了防控责任和户提供30-50%的购置补贴绿色防控示资金投入机制《农药管理条例》对农药范区项目为农民提供免费技术培训和指登记、生产、销售和使用进行全过程监导,提高防控技能各地还建立了农业保管,促进农药减量控害险机制,对因重大病虫害造成的损失提供保障•专项资金支持绿色防控技术推广•建立国家级监测预警信息平台•生物农药和天敌购买补贴•专业化统防统治服务补助技术推广体系全国植物保护系统拥有超过10万名基层技术人员,形成县、乡、村三级技术服务网络科技入户工程每年在主产区开展技术培训超过5000场次,直接培训农民超过200万人次建立专家指导团深入田间地头,解决实际问题•农业技术推广站专业指导•农民田间学校实践培训第五部分病虫害管理实践案例:东非蝗灾防控12019-2020年,东非遭遇70年来最严重蝗灾通过FAO协调,20多个国家合作,利用卫星监测技术追踪蝗群,无人机精准喷药,最终控制了蝗灾蔓延,避免了粮食安全危机中国派出专家团队提供技术支持,展示了国际合作的重要性巴西大豆锈病管理巴西通过建立无锈期制度,规定在非种植季节内禁止种植大豆,切断病原菌越冬途径结合抗病品种选用和轮作制度,成功将大豆锈病造成的损失从初期的70%降低到现在的10%以下,成为综合防控的成功典范中国小麦条锈病预警中国建立了覆盖16省的小麦条锈病监测网络,通过冬季越冬基数调查和春季流行趋势监测,构建预警模型2020年成功预警并控制了小麦条锈病大发生,保障了5800多万亩小麦安全,减少损失超过28亿元病虫害防治成功案例日本水稻病虫害综合管理中国粮食产区病虫害监控网络日本通过建立完善的病虫害预测预报系统,结合水稻抗病品种选中国建立了覆盖主要粮食产区的三级四方病虫害监控体系,整用和生态调控技术,成功将水稻病虫害损失控制在5%以下,远合国家、省、县监测力量及农户参与,形成立体监控网络在东低于亚洲其他国家15-20%的平均水平北地区成功应用于玉米大斑病防控,将损失率从15%降至3%以下特色做法包括建立统一的水稻移栽时间,减少害虫世代重叠;发展鸭稻共育技术,利用鸭子捕食害虫;实施区域轮作,阻断该系统由2300多个自动测报点和40万个人工调查点组成,实现病原菌累积;开发农民参与型预警系统,提高防控精准度这一了病虫害信息的快速收集和分析配合绿色防控示范区建设,模式被联合国粮农组织推广至多个亚洲国家在黄淮海地区推广生物防治和物理防治技术,使农药使用量减少35%,防控成本降低25%,为全国粮食安全提供了重要保障病虫害综合治理失败的教训时机把握不当2018年中国湖南某地区水稻稻飞虱防控失败案例表明,防控时机是关键由于预警不及时,错过了最佳防治期,导致防治药效下降80%,最终造成
4.5万亩水稻减产35%这一教训强调了早期监测和预警系统的重要性防治措施单一2019年巴基斯坦棉区由于过度依赖单一化学农药防治棉铃虫,导致害虫产生严重抗药性在农药失效后,缺乏替代措施,最终造成棉花产量下降42%,经济损失超过3亿美元这警示我们防控手段多样化的必要性协作机制缺失2017年中国西南地区小麦条锈病爆发案例中,各农户防控措施不一致,形成防控真空区,成为病原菌繁殖和扩散源由于缺乏统一协调机制,最终导致周边已防控地区再次受害,突显了区域联防联控的重要性这些失败案例的共同教训是忽视了病虫害综合防治的整体性、系统性和协同性单纯依靠某一技术或措施,未能建立完整的病虫害管理体系,当面临复杂变化时,防控效果难以保证成功的病虫害管理必须坚持综合防治理念,灵活应对各种情况农民合作组织的作用35%60%防控成本降低防控效率提升通过集中采购防控物资和统一作业,平均降低农相比个体农户单独防控,合作组织统防统治提高户防控成本的比例防控效率的百分比万个25农民合作社数量中国现有从事病虫害防控服务的专业合作社和服务组织数量农民合作组织在病虫害防控中发挥着不可替代的作用首先,合作组织可以实现统一监测、统一防控、统一技术指导,有效克服小农户单打独斗的局限性其次,通过规模化运作降低成本,提高防控效率,特别是对大型机械设备的共享使用,显著减轻了农民负担以浙江省余姚市为例,当地梨园合作社建立了统一监测、统一预警、统一防治机制,成员农户梨园病虫害损失率从原来的15%下降到3%以下,农药使用量减少40%,防控成本降低30%,实现了经济效益和生态效益的双赢病虫害国际合作倡议联合国粮农组织FAO已实施多个跨国病虫害防控项目,如国际植物保护公约IPPC建立了全球植物检疫标准体系;沙漠蝗虫防控计划在非洲和亚洲25国间建立联合监测网络此外,全球农作物病虫害监测系统整合了60多个国家的监测数据,支持早期预警2019年罗马世界粮食安全会议发布《全球农业病虫害可持续管理宣言》,呼吁加强国际合作,共享技术和资源中国积极参与国际合作,已向40多个发展中国家提供农业技术援助,其中病虫害防控技术是重点合作领域中国-东盟农业技术转移中心每年培训超过500名外国专家,提升区域病虫害联防联控能力社区参与防治病虫害意识培养提高社区居民对病虫害的认识和防控意识知识传授教授实用防控技术和方法组织行动组织协调群众共同参与防控活动监督评估对防控效果进行评估和改进农村基层病虫害防治动员是一项系统工程,需要村委会、农技站和农户的共同参与成功的社区参与模式通常包括村域病虫害预警员制度、科技明白人培养计划以及村级植保服务队建设等以湖南省常德市为例,通过建立村级病虫害防控工作站,配备简易监测工具,培训农民掌握基本监测技能,形成了村监测、乡汇总、县指导的防控网络,防控覆盖率达95%以上教育及传播的作用农民田间学校新媒体技术推广高等教育与科研农民田间学校采用参与式教学方法,以农农业App、微信公众号和短视频平台已成农业院校不仅培养专业植保人才,还承担田为课堂,通过实践操作教授农民识别害为病虫害防控知识传播的重要渠道智慧着基础研究和技术创新的重任中国农业虫及其天敌、监测虫情和科学用药等技农技等平台用户超过3000万,其中病虫大学等高校建立了田间实验站网络,与地能研究表明,参加过田间学校培训的农害防控知识是最受欢迎的内容通过这些方农技部门合作开展应用研究校地合作民,其病虫害防控知识得分平均提高新媒体,专业知识能够以图文并茂、简明模式每年解决上千个实际病虫害问题,为42%,农药使用量减少35%,经济效益提易懂的形式传播给农民,大大提高了知识地方农业生产提供科技支撑升20%普及效率总结与未来展望生态化精准化利用生态系统的自我调节功能,构建健康农基于监测数据精准施策,做到靶标防控业生态系统智能化协同化人工智能和自动化技术提高防控效率和准确多主体参与,实现区域联防联控和国际合作性随着全球气候变化和国际贸易增加,新型病虫害入侵风险日益增加研究表明,每年全球约有15-20种新病虫害进入原本未分布区域,造成严重生态和经济风险特别是气候变暖使得原本只能在热带生存的病虫害向温带扩散,传统农业防疫体系面临巨大挑战未来病虫害防控将更加注重预防为主,构建监测预警-风险评估-应急处置的综合防控体系通过跨学科合作,将分子生物学、信息技术、人工智能等前沿科技与传统防控方法融合,开发更加绿色、高效的防控技术,实现农业可持续发展当前挑战资金投入不足农药替代技术瓶颈抗性问题加剧当前全球农业研发投入中,病虫害防虽然生物农药和物理防控技术环境友近十年来,全球报告的抗药性害虫数控领域仅占
6.5%,远低于品种改良和好,但在防效、成本和适用范围上仍量增加了35%一些超级害虫已对机械化的投入比例发展中国家病虫难以完全替代化学农药生物农药受多种作用机制的农药产生抗性,防控害防控研发经费不足,导致技术创新环境条件限制大,稳定性较差;物理难度大幅增加抗性发展速度明显快滞后,防控体系不完善以非洲为防控设备初期投入高,小农户难以承于新农药研发速度,导致可用药剂越例,病虫害监测网络仅覆盖主要农区担这些技术瓶颈制约了绿色防控技来越少,形成恶性循环的30%,预警能力有限术的大面积推广防治病虫害的新机遇分子生物技术突破数字和智能技术融合气候变化应对政策基因编辑技术CRISPR-Cas9的应用为病5G技术与物联网结合,实现了农田病虫各国政府开始将病虫害风险纳入气候变虫害防控带来革命性变化科学家已成害实时监测和数据传输田间布设的智化适应政策框架,增加了相关研究和防功开发出抗稻瘟病、抗小麦条锈病的新能传感器网络可24小时监测温湿度、虫控资金投入国际组织建立了气候变化品种,不需要引入外源基因,避免了转情等数据,结合AI分析,提供早期预条件下病虫害风险评估系统,支持各国基因争议警制定应对策略RNAi喷雾技术实现了对特定害虫的精准农业机器人技术成熟度提高,多功能农农业保险创新将病虫害灾害纳入保障范关闭目标基因,而不影响其他生物业机器人已能自主识别病虫害并进行精围,降低了农民风险碳中和政策也促这些分子技术显著提高了病虫害防控的准施药这些智能装备有望解决农村劳进了低碳病虫害防控技术的发展和推特异性和安全性,减少了环境影响动力短缺问题,提高防控效率广,推动行业绿色转型综合病虫害管理科普未来农业病虫害防控的方向学科交叉植物保护与信息、材料等学科深度融合生态优先强化生态系统自我调节功能全球协作建立跨国监测预警和联防联控机制智能引领AI和自动化技术赋能精准防控跨学科合作将成为未来病虫害防控的核心动力农学、生物学、信息科学、材料学和环境科学等领域的交叉融合,将产生更多创新成果例如,纳米材料与生物农药结合,可以显著提高药效和环境安全性;大数据与生态学模型结合,能够更准确预测病虫害发生趋势碳中和背景下,生态防治方法将获得更多重视和支持通过优化农业景观结构,增加生物多样性,提高生态系统对病虫害的自我调节能力,减少对外部投入的依赖研究表明,复合种植系统和保护性耕作可使天敌数量增加30-50%,自然控害能力明显提升与此同时,国际组织也在推动建立更加协调的全球病虫害防控体系,应对日益增加的跨境病虫害风险投入与回报分析1:
4.835%平均投入产出比防控成本降低综合病虫害管理技术的平均投入产出比,即每投入采用先进防控技术后,平均防控成本降低比例1元可获得
4.8元回报年5技术更新周期病虫害防控技术的平均更新周期,反映了持续投入的必要性经济分析表明,病虫害防控的投资回报率通常高于其他农业投入在中国主要农区的研究发现,每增加1%的病虫害防控投入,粮食作物产量可提高
0.3-
0.5%,经济作物产量可提高
0.6-
0.8%不同防控技术的经济效益存在差异,生物防治的初期投入较高但长期回报更稳定,化学防治见效快但环境成本高病虫害防控投入还带来显著的社会和环境效益,尽管这些效益难以精确量化减少农药使用可改善农村环境质量,降低农民健康风险;提高作物产量和质量可增强粮食安全,稳定农产品市场价格;发展绿色防控产业还能创造新的就业机会,促进农村经济多元化发展一项针对长江中下游地区的研究估算,综合病虫害管理每年创造的环境效益价值约为直接经济效益的40-60%防治技术推广计划示范田建设全国已建立2300多个病虫害绿色防控示范基地,覆盖主要农作物品种和生态区域这些示范田采用最新防控技术,定期开放参观学习,每年接待农民参观超过200万人次示范田采用对比试验方式,直观展示绿色防控技术的效果,大幅提高了农民采纳意愿技术培训体系建立了国家-省-县-乡四级技术培训网络,每年举办各类病虫害防控培训班15000多期,培训农民超过600万人次针对不同文化程度的农民,开发了图文并茂的培训教材和短视频课程,提高了培训效果创新专家大院和田间课堂等培训模式,实现理论与实践相结合先进技术集成推广农业农村部组织实施绿色防控示范县创建活动,已在全国建设500多个示范县示范县按照政府引导、市场运作、社会参与的原则,集成推广一批成熟适用的绿色防控技术,形成区域性技术模式如东北玉米区以虫治虫、长江中下游稻区理化诱控、西北小麦区生态调控等特色模式,正在逐步扩大应用规模企业在病虫害防治中的作用农药企业转型技术服务创新传统农药企业正从单纯生产销售农药,向提农业技术服务企业开发了病虫害防控全程解供综合植保解决方案转变全球领先的农药决方案,通过整合监测预警、精准施药和防企业已将30-40%的研发投入用于生物农药和效评估等环节,为规模种植户提供一站式服智能植保设备开发,明显高于十年前的10-务一些企业创新共享植保模式,组建专15%中国农药企业也加快转型步伐,推出业化防治队伍和设备共享平台,降低了农户环保型制剂和高效低毒农药,产品结构不断使用先进设备的门槛优化•智能诊断App用户突破3000万•生物农药研发投入增加43%•专业化统防统治服务面积超1亿亩•绿色制剂技术创新提速企业与政府合作政企合作模式促进了防控技术的快速推广通过政府采购服务,企业参与公共植保体系建设;通过联合建设示范基地,政府为企业技术创新提供实验平台一些地区探索了政府+企业+农户三方合作机制,政府提供政策支持,企业负责技术服务,农户参与实施,形成良性互动•政企合作示范基地超过800个•企业参与制定技术标准300多项现代科技加持生物识别技术智能监测设备无人机精准喷洒基于深度学习的病虫害识别系统已能识别新一代病虫害智能监测设备集成了多光谱植保无人机结合卫星导航和计算机视觉技3000多种常见农作物病虫害,识别准确率成像、声学检测和化学传感等技术,能够术,实现了亚米级精准施药与传统人工超过95%农民只需使用智能手机拍摄照在害虫造成明显损害前发现潜在风险田喷洒相比,无人机施药效率提高5-8倍,农片,就能快速获得诊断结果和防治建议间布设的传感器网络可24小时监测环境参药用量减少20-30%,且大大降低了操作人这一技术大大提高了基层病虫害诊断能数和虫情,并通过5G网络实时传输数据,员接触农药的风险目前,中国植保无人力,尤其在技术人员稀缺的地区发挥重要为精准防控提供决策支持机作业面积已超过6亿亩,成为现代植保作用的重要装备农药废弃物管理源头减量回收再利用开发浓缩制剂和水溶性包装,减少废弃物产生建立农药包装回收体系,实现资源化利用生态修复无害化处理对受污染土壤进行生物修复和治理专业处理设施安全处置不可回收废弃物农药废弃物是农村环境污染的重要来源,据调查,我国每年产生废弃农药包装物约6万吨,但回收率不足30%为解决这一问题,多地建立了回收站点+中转中心+处理企业的三级回收处理网络浙江省创新以旧换新激励机制,农民交回农药废弃包装可获得积分兑换新农药,回收率提高到85%以上农药循环使用的未来方法包括开发新型可降解农药制剂,减少环境残留;推广精准定位喷施技术,减少农药流失和浪费;建立区域性农药废弃物协同处置中心,提高处理效率此外,利用植物修复和微生物降解技术对受污染土壤进行治理,也是重要的补救措施江苏省已在100多个乡镇建立了农药废弃物生态化处理示范点,探索出一套适合农村实际的处理技术和管理模式综合管理中的生态因素生态保护措施实施方法病虫害防控效果生态效益农田生物多样性保护田边种植花草带,提天敌数量增加40-昆虫多样性提高供天敌栖息地60%,害虫自然控制45%,授粉昆虫增加率提高30%50%生态隔离带建设在不同作物区域间设减少病虫害扩散形成生态廊道,促进有置3-5米宽隔离带35%,降低大面积暴益生物迁移发风险水系生态修复恢复农田周边自然湿减少土传病害发生水质改善50%,水生地和水系25%,调节田间湿度生物多样性提高65%农林复合系统农田周边种植防护减少气传病害20%,改善微气候,增加生物林,形成农林复合系阻挡害虫迁飞栖息空间统生态保护与病虫害防控的平衡是现代农业面临的重要课题实践证明,以生态系统整体健康为目标的防控策略,往往能够取得经济效益和生态效益的双赢在设计防控方案时,应充分考虑对非靶标生物的影响,保护授粉昆虫、天敌和土壤微生物等有益生物生态农业的创新实践在中国多地开展,如浙江稻鱼共生系统、云南稻鸭轮作模式和广西林果间作体系等这些模式通过作物多样化种植和生物链合理构建,提高了生态系统的自我调节能力,减少了外部投入研究表明,这些生态农业模式比常规农业减少了40-60%的病虫害发生,农药使用量减少50%以上,同时生物多样性提高30-45%中国农田救灾案例2020年草地贪夜蛾防控12019年底入侵中国的草地贪夜蛾在2020年迅速向北扩散,威胁玉米主产区农业农村部启动应急预案,组建专家团队,调集防控物资,建立联防联控机制全国2021年南方水稻条纹叶枯病防控共监测预警面积
10.2亿亩,实施防控
3.5亿亩,有效控制了虫害蔓延,保障了粮食安全2021年春季,南方水稻区遭遇条纹叶枯病威胁各地迅速部署虫口夺粮战役,实施媒介昆虫灰飞虱综合防控通过推广抗病品种、农艺措施调控和药剂防治相结合,成功控制了病害流行,避免了大规模减产,挽回粮食损失约200亿斤2022年北方小麦赤霉病防控2022年春季,华北小麦区遭遇连续阴雨天气,赤霉病发生风险剧增各地组织3000多支专业化服务队,调集无人机3万多架,在短短10天内完成
1.2亿亩小麦赤霉病防控通过人防+机防的立体防控体系,将病害损失控制在最低水平中国已建立起完善的病虫害应急响应机制,包括四级预警、分级响应、部门联动和区域协作等内容地区间紧急联防联控机制包括信息共享、物资调配、技术支撑和人员支援四个方面,能够快速响应跨区域病虫害突发事件病虫害替代治理植物源农药生物动力农法利用植物次生代谢产物制成的农药,基于整体生态系统平衡的农业方法,具有低毒、易降解的特点常用的植通过特殊堆肥和生物制剂增强植物自物源农药有除虫菊素、苦参碱和茶皂身抵抗力生物动力农法特别注重土素等研究表明,植物源农药对多种壤健康和作物自身免疫力的提升,通害虫有良好的防控效果,且对环境友过改善作物生长环境减少病虫害发好,是化学农药的理想替代品生欧洲多地实践证明,该方法可减少病虫害发生30-40%矿物源保护剂利用天然矿物质制成的植物保护剂,如硅酸盐、硫磺和碳酸氢钠等这些物质可以增强植物表面屏障,抑制病原菌生长,或直接对害虫产生驱避效果矿物源保护剂生产工艺简单,成本低,适合小农户使用,在有机农业中应用广泛使用有机方法减少化学污染的实际应用成果十分显著以浙江省桐庐县有机茶园为例,通过实施以虫治虫的生物防控体系,引入瓢虫、草蛉等天敌昆虫,配合使用植物源农药和性诱剂,完全替代了化学农药,茶叶品质大幅提升,经济效益增加40%以上农民与专家互动远程诊断示范引导通过智能手机APP提供在线病虫害诊断和在农民田间建立示范点,展示先进防控技咨询服务术效果技术培训经验交流农技人员定期举办技术培训班,传授病虫组织农民经验交流会,分享成功做法和教害识别和防控技术训农技人员是联结科研成果与农民实践的重要桥梁他们通过定期下乡、现场指导和技术培训等方式,将专业知识转化为农民易于理解和操作的具体措施调查显示,农技人员指导过的农户,其病虫害防控技术采纳率提高45%,防控效果提升30%,经济效益增加25%双向反馈机制的建立对病虫害防控至关重要农民在实践中发现的问题和创新方法,通过农技人员反馈给科研机构,促进技术改进和创新如四川省江油市创建的农科110服务平台,农民可随时报告病虫害信息,农技人员24小时响应该平台已收集整理1200多个典型病虫害案例,形成了适合当地的防控技术体系,大大提高了防控针对性和有效性病虫害防治科普园地政府网站已成为农民获取病虫害防治信息的重要渠道农业农村部门网站每周更新病虫害动态信息,提供预警预报和防控指导各省市农业部门网站也设立专栏,发布本地区病虫害发生趋势据统计,全国农业部门网站每年发布病虫害信息超过5000条,直接服务农民超过8000万人次农业科技节目在电视、广播和网络平台广泛传播中央电视台《科技苑》和《农广天地》等栏目定期介绍病虫害防控知识;各地农业频道推出《植保课堂》等专题节目;短视频平台上的农技达人分享实用防控技巧,受到农民欢迎这些媒体渠道形式生动,内容通俗易懂,有效提高了科技传播效率和覆盖面学术与实践的结合科研院所创新学术交流与出版中国农业科学院植物保护研究所作为国家级科研机构,在病虫害国际植物保护大会、全国植保学术年会等学术会议为专家交流最防控基础理论和应用技术上取得了一系列突破其研发的农作新研究成果提供平台在这些会议上,来自不同国家和地区的专物重大病虫害监测与绿色防控关键技术已在全国25个省区推广家分享防控经验,探讨未来发展方向,促进国际合作与技术交应用,覆盖面积超过3亿亩流各省农科院针对本地主要作物病虫害开展针对性研究,如江苏省《植物保护学报》、《农药学学报》等学术期刊发表最新研究成农科院开发的水稻病虫害智能监测系统,四川省农科院培育的抗果;《植物医生》、《农民致富之友》等科普杂志将专业知识转病玉米新品种等,这些成果直接服务于当地农业生产科研院所化为通俗易懂的内容传播给农民此外,各种专业书籍如《农作还通过建立产学研联盟,加快科技成果转化,实现理论研究与生物病虫害防治手册》、《绿色防控技术图谱》等,也是宝贵的知产实践的紧密结合识资源近年来,数字化出版物和在线资源库的建设,进一步促进了知识的开放获取和广泛传播总结可持续农业发展病虫害防治是实现农业可持续发展的关键环节生态与经济平衡追求防控效益与环境保护的最佳平衡点科学防控理念以综合病虫害管理为核心,采用多种策略协同防控多方协作机制政府引导、企业参与、农民主体的协作防控体系病虫害防治具有长期战略意义,它不仅关系到农业生产的稳定发展,也影响着生态环境的健康和粮食安全的保障随着全球气候变化和农业集约化程度提高,病虫害防控面临的挑战将更加复杂我们必须坚持预防为主、综合防治的原则,不断完善防控体系,提高科技支撑能力从理念到实践的转变需要全社会共同努力政府应加强政策引导和资金投入;科研机构要加快技术创新和成果转化;企业应提供更多绿色防控产品和服务;农民则需要提高防控意识和技能只有形成合力,才能构建起更加高效、环保的病虫害防控体系,为农业可持续发展提供坚实保障致谢支持单位专家团队感谢农业农村部植物保护与检疫特别感谢参与本课程编写和审核的司、中国农业科学院植物保护研究专家团队,他们来自全国各地的农所、各省市农业技术推广站等单位业科研院所、高等院校和基层农技在课程编写过程中提供的宝贵资料部门,贡献了各自领域的专业见和专业指导这些机构的丰富经验解他们的严谨学术态度和丰富实和专业知识为本课程奠定了坚实基践经验,保证了课程内容的科学性础和实用性基层实践者感谢广大基层农技人员和农民朋友提供的一线实践案例正是这些鲜活的实例,让理论知识与生产实际紧密结合,使课程更加贴近实际需求,能够真正解决生产中的实际问题我们欢迎各位学习者在课后积极参与讨论,分享自己在病虫害防治实践中的经验和问题您的反馈和建议将帮助我们不断完善课程内容,提高教学质量我们提供多种反馈渠道,包括课程网站留言板、微信群讨论和邮件咨询等,期待与您的深入交流。
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